EtherCAT现场总线技术应用200例一款超凡的伺服驱动器硬件方案宛如神奇之手让机器人运动更加流畅
在设计EtherCAT总线伺服驱动器的硬件方案时,开发者面临多种选择:(1)纯粹的网络控制器,不带有外设如脉冲、模拟信号或液晶显示。这种方案可以采用ESC+DSP+FPGA或者FPGA(IP核)+DSP组合,或者单一的FPGA(软核/硬核+IP)。KPA从站协议通常部署在DSP、软核或硬核上,对于FPGA中的IP核心与软核技术以及内部高速总线的应用和调试提出了挑战。
(2)网络与传统驱动器并存。这类方案既支持EtherCAT,也兼容传统脉冲、模拟量等。可行的配置包括ESC+DSP+FPGA(CPLD),FPGA(IP核)+DSP,以及ARM平台搭配ESC。市面上主流的ESC产品包括倍福公司的ET1100/ET1200,微芯片科技提供的LAN9252,以及赫优讯旗下的Netx51/52等。
此外,还有一些集成CPU及ESC功能于一体,如TIAM335X、英飞凌XMC4800和瑞萨电子RZ/T系列。这类解决方案简化了系统设计,但各个选项之间仍需进行详细对比分析。
无论采取何种EtherCAT伺服驱动器设计,其关键考虑因素如下:
首先,我们需要理解IP核心。在这个概念中,从站IP核心被视为一种替代传统ET1100/ET1200 ESC产品形式,它实现了数据链路处理、同步事件管理等功能。不过,即使使用了这种基于IP核心实现的ESC,只要没有加载相应从站协议栈,这样的硬件只是提供接口而非完成通信逻辑。此外,KPA从站协议栈是必不可少的一部分,因为它负责实际执行从站通信协议。
其次,对于FPGAs而言,可以通过将必要功能整合到内置于该设备上的Esc实例中,并利用片内总线与主机交互,或仅用于处理EtherCAT通信部分,然后通过SPI或并行总线连接至外部主机。这里讨论到的“hardcore”指的是像Xilinx ZYNQ这样的高级嵌入式处理器,它结合了强大的计算能力和专用逻辑,使得其成为复杂系统设计的一大优势。
最后,无论是使用单片机如51, AVR还是更现代化的小型计算机如ARM,都可以构建出复杂类型的事物操作节点,这些节点不仅仅包含输入输出操作,还可能涉及其他复杂任务。在这些情况下,微控制器必须能够与Esc协同工作,并且遵循特定的通信规则以确保正确地读取来自Esc所发送数据。如果说所有这一切听起来很抽象,那么最简单直观的话就是任何一个事物操作节点都是由一个小型电脑程序来运行,而不是直接参与编码数据帧本身——这是一项专门给予给ECU(通用控制单元)完成的事务。而对于我们的软件工程师来说,他们只需要在他们的小型电脑上装载适当版本的事物操作程序,并确保它们能有效地向ECU发出命令以获取回应即可。不管你的Ecu是真实物理设备还是你自己写的一个虚拟模块,你都需要做同样的事情——创建一个小型电脑程序去描述如何让你的设备按照预定顺序工作,以便它能够接受来自你真正物理世界之中的命令。